Onderzoekers van de Donghua Universiteit in China en het Jülich Center for Neutron Science (JCNS) in Duitsland onlangs
In de afgelopen jaren hebben robotica van over de hele wereldproberen kunstmatige systemen te creëren die lijken op delen van het menselijk lichaam en hun functies reproduceren. Deze omvatten kunstmatige huid - een beschermende laag die ook de sensorische mogelijkheden van robots zal verbeteren.
“Zoals we weten is de huid het grootsteeen orgaan van het menselijk lichaam dat fungeert als een beschermende laag en sensorische interface om ons lichaam gezond en responsief te houden”, vertelde Shentong Sun, een van de auteurs van het onderzoek, aan TechXplore. “Met de snelle ontwikkeling van kunstmatige intelligentie en zachte robotica proberen ingenieurs humanoïde robots te bedekken met een kunstmatige huid die alle mechanische en sensorische eigenschappen van een mens reproduceert, zodat ze de voortdurend veranderende externe omgeving waarnemen, net als wij.”
Omdat de menselijke huid iszeer complex systeem, het is buitengewoon moeilijk om al zijn functies te imiteren. De menselijke huid kan bijvoorbeeld verschillende omgevingsveranderingen waarnemen, waaronder druk, oppervlaktevervorming en temperatuurschommelingen, simpelweg door op ionen gebaseerde elektronische signalen op te pikken.
Zelfherstellende hybride ionische huid met een nanovezelstructuur gebaseerd op de biotechnologie van de echte menselijke huid. Afbeelding: Wang et al.
Geïnspireerd door de natuurlijke structuur van de huidman, ingenieurs hebben een kunstmatige gemaakt op basis van een zelfherstellende nanotag en een ionische matrix. Ze reproduceren respectievelijk de functies van collageen en elastine (bindweefseleiwit). Het resultaat is een materiaal dat zacht is maar hard wordt als het wordt uitgerekt. Deze eigenschap staat bekend als rekstijfheid. Bovendien geneest de nieuwe kunsthuid zichzelf na beschadiging, is ze bestand tegen vermoeidheid en reageert ze snel op vormvervormingen, wat vooral belangrijk is voor sensorische toepassingen.
Geïnspireerd door herstelbare nanovezelhuidstructuur, ingenieurs creëerden een kunstmatige ionische huid door een zelfherstellende elastische nanomesh-steiger op te nemen in een andere zelfherstellende zachte ionische matrix. De nanotag is verkregen door het elektrospinnen van een synthetisch polyurethaan, dat zelfherstellend is door de uitwisseling van disulfidebindingen bij kamertemperatuur. De ionische matrix werd bereid door een waterige oplossing van polyacrylamide-acrylzuur, hyaluronzuur en CaCl₂ (calciumchloride) in te dampen.
Experimenten hebben aangetoond dat zelfs 10.000 rekoefeningen de huid niet beschadigen. De berekende vermoeidheidsdrempel van hybride ionische huid is bijna twee keer zo hoog als die van menselijke spieren.
Lees verder:
NASA onthult hoe de toekomst van het zonnestelsel eruit ziet
Natuurkundigen hebben atomen afgekoeld om temperaturen te registreren. Ze zijn een miljard keer kouder dan de ruimte.
Onderzoekers leggen uit waarom India en Azië heel snel met elkaar in botsing kwamen
Omslagfoto: Kai Jacobson/UBC Faculteit Toegepaste Wetenschappen, uit een ander ionisch huidonderzoek